Сущность и схемы точечной контактной сварки

 

Точечная сварка — способ контактной сварки, при котором детали свариваются по отдельным ограниченным участкам касания (по ряду точек). При точечной сварке (см. рис. 1, а) детали 1 собирают внахлестку, сжимают усилием F электродами 2, к которым подключен источник 3 электрической энергии (например, сварочный трансформатор). Детали нагреваются при кратковременном прохождении сварочного тока I_св до образования зоны 4 взаимного расплавления деталей, называемой ядром. Нагрев зоны сварки сопровождается пластической деформацией металла в зоне контакта деталей (вокруг ядра), где образуется уплотняющий поясок 5, надежно предохраняющий жидкий металл от выплеска и от окружающего воздуха. Поэтому специальной защиты зоны сварки не требуется. После выключения тока расплавленный металл ядра быстро кристаллизуется, и образуются металлические связи между соединяемыми деталями. Таким образом, образование соединения при точечной сварке происходит с расплавлением металла.

 

Нагрев при точечной сварке проводят импульсами переменного тока промышленной частоты 50 Гц (реже повышенной частоты 1000 Гц), а также импульсами постоянного или униполярного тока.

 

По способу подвода тока к свариваемым деталям различают двустороннюю и одностороннюю сварку. В первом случае электроды 2 (рис. 1) подводят к каждой из деталей 1, а во втором — к одной из деталей (например, верхней, рис. 2). Для повышения плотности тока в точках касания деталей нижнюю деталь прижимают к медной подкладке 6, которая одновременно выполняет роль опоры.

 

 

Рисунок 1. Схемы точечной сварки при одностороннем (а) и двустороннем (б) подводе сварочного тока

 

Чаще всего за цикл сварки получают одну точку (одноточечная сварка) и реже одновременно две (см. рис. 1, б) и более точек (многоточечная сварка см. рис 2). Иногда при точечной сварке применяют комбинированные соединения (клеесварные и сварно-паяные).

Клей и припой вводят под нахлестку для повышения прочности и коррозионной стойкости соединений.

 

 

Рисунок 2. Схема многоточечной сварки:

а – от одного трансформатора; б – от нескольких трансформаторов; P- усилие сжатия электродов

Это интересно

Искусственный акриловый камень Antarrid (Антаррид) предназначен для создания элементов интерьера. Из этого камня делают подоконники, столешницы мойки и др. Данный искусственный камень обладает рядом положительных качеств: сравнительно низкой стоимостью, хорошим внешним видом, высокой прочностью, стойкостью к загрязнениям и к химическим воздействиям. Кроме этого Антаррид стоек и к атмосферным воздействиям, не трескается и не теряет со временем своего первоначального оттенка. Гарантия на листы Антаррид составляет 10 лет! Более подробную информацию об акриловом камне Антаррид можно получить на сайте antarrid.ru.

‹ Разновидности и преимущества рельефной контактной сварки Вверх

21.

Электрическая контактная сварка (схема, сущность, особенности).

22. Стыковая сварка (схема, сущность, особенности).

23. Точечная сварка (схема, сущность, особенности).

Схема точечной сварки. Точечную сварку применяют для соединения листовых конструкций, в которых необходимо обеспечить нужную прочность, а обеспечение плотности не является обя­зательным. Суммарная толщина листов обычно не превышает 10…12 мм. При точечной сварке сложенные внахлестку детали I (рис. II. 14, a) зажимают с некоторым усилием между медными элек­тродами 2, к которым через электрододержатели 3 подводится ток от сварочного трансформатора 4. Нижний электрод устанавливают неподвижно, а верхний вместе с электрододержателем перемещается с помощью механизма сжатия, который создает между электродами Необходимое давление Р. Зажав изделие, включают трансформатор, и место контакта между изделиями нагревается до образования ядра из расплавленного металла. Последующим приложением усилия осадки осуществляется сварка металлов, которая заканчивает­ся снятием давления и выключением тока.

Ядро сварной точки имеет столбчатую дендритную структуру. Места контактов между электродами и изделиями нагреваются до более низкой температуры, так как выделяющееся здесь тепло активно отводится медными электродами, обычно охлаждаемыми водой.

На точечных машинах сваривают углеродистые, легированные, высоколегированные стали и цветные металлы. Различают так на­зываемые мягкие и жесткие режимы. Мягкие режимы характери­зуются относительно большей выдержкой сварной точки под током и небольшой плотностью тока. Их применяют при сварке углеро­дистых, низколегированных и другого типа сталей, склонных к закалке. Для мягких режимов время выдержки сварной точки под током составляет 0,2… 3 с, плотность тока — 80… 160 А/мм2 и дав­ление на электроды — 15…40 МПа.

Жесткие режимы характеризуются меньшей выдержкой сварной точки под током, большей плотностью тока и большим давлением. Поэтому они обеспечивают более высокую производительность сварки. Такие режимы используют для сварки низкоуглеродистых и высоколегированных сталей, не склонных к закалке. Их также применяют для сварки цветных металлов (меди, алюминия), име­ющих большую электро- и теплопроводность. Время выдержки на жёстких режимах составляет 0,001…0,1 с, плотность тока— 150…350 А/мм2 и давление на электроды — 40… 100 МПа.

Виды точечной сварки. Кроме рассмотренной выше основной схемы точечной сварки, в промышленности применяют одностороннюю точечную сварку, которая бывает одноточечной (рис. II. 14, б), двухточечной (рис. II. 14, в) и многоточечной (рис. II. 14, г). При одно­сторонней сварке электроды 2 располагают с одной стороны свари­ваемых изделий 1, а с другой подкладывают медные или бронзовые шины 5. Пои сварке ток проходит через электроды 2, свариваемые изделия 1 и медные шины 5.

Разновидностью многоточечной сварки является рельефная сварка (рис. II. 14, д), при которой в одной из свариваемых деталей) в местах соединений предварительно производится холодная вы­садка выступов. Рельефную сварку осуществляют на специальных сварочных прессах между медными плитами 2, которые являются электродами машины. После предварительного сжатия и включения тока происходит одновременный нагрев всех выступов, а после приложения усилия сжатия — их сварка.

3. Типы машин для точечной сварки.Серийные машины, исполь­зуемые для точечной сварки, выпускают мощностью 0,5… 1000 кВт и больше с ножным (педальным) приводом и произвольной выдерж­кой; с приводом от электродвигателя; с электромагнитным, пневма­тическим и пневмогидравлическим приводом управления и с элек­тронным регулированием времени сварки.

Точечная сварка — Как сварить сопротивлением

Вопросы и ответы

Известно, что контактная сварка титаном чувствительна к нагреву и воздействию воздуха. Выброс титана может быть очень захватывающим, если этот процесс не контролировать.

 

                   ЧРЕЗМЕРНОЕ ВЫДВИЖЕНИЕ

AWS C1.1 «Рекомендуемые методы контактной сварки» гласит, что титан можно сваривать сопротивлением. Расплавленный самородок изолирован от воздуха окружающим твердым материалом. Защитные газы не нужны.

AWS C1.1 предлагает несколько вариантов очистки поверхности и таблицу с данными графика сварки для точечной сварки Titanium Ally 6%Al-4%V.

Ссылка: AWS C1.1, Рекомендуемые методы контактной сварки
                  RWMA — Руководство по контактной сварке, 4-е издание

 

Всегда лучше выполнять точечную сварку на чистой поверхности. Это означает, что желательно, чтобы все масла и оксиды не присутствовали на поверхности сварки. Любые, которые присутствуют, приведут к помехам и изменению контактного сопротивления. В некоторых случаях грязь может выбрасываться в виде вспышек. Иногда он просто поглощает энергию и замедляет или изменяет формирование самородков. Чистота это хорошо. Карбид кремния чистить нежелательно. Это непроводник. Если он проникнет в поверхность, поверхностное сопротивление возрастет, и распределение тепла сместится, что может затруднить постоянную передачу тока в деталь или через нее. Три поверхности на диаграмме могут быть затронуты. Два контактных сопротивления Rc и сопротивление интерфейса Rx.

 

Требуется удалить оксиды и диэлектрики, не внедряя новые в поверхность, и оставить их, как карбид кремния.

Аналогичная статья на эту тему:

КАК МОЖЕТ ПЕСКОСТРУЙНАЯ ОБРАБОТКА ВЛИЯТЬ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ КОНТРОЛЬНОЙ СВАРКЕ?

Ссылки: RWMA — Руководство по контактной сварке, 4-е издание

На современном рынке есть три системы, используемые для приложения усилия к новым аппаратам контактной сварки. Это воздушные цилиндры, воздух над масляными цилиндрами и сервоприводы. На рынке я, вероятно, мог бы найти ножные, кулачковые и пружинные устройства, которые все еще используются. В новом оборудовании используются цилиндры и сервоприводы.

Пневматические цилиндры используются уже много лет и хорошо известны своей конструкцией, возможностями и техническим обслуживанием. Они используются во всех приложениях. Они шумные и требуют подачи воздуха.

В большом помещении воздух имеет свою цену.

   

              ПИСТОЛЕТ С ПНЕВМАТИЧЕСКИМ ЦИЛИНДРОМ

 

Воздух над маслом обеспечивает мягкое прикосновение и более высокое давление в цилиндрах сравнительно небольших размеров. Используется для большинства применений, включая прессы и сварочные пистолеты. Для этого требуются как воздушная, так и масляная системы.

ВОЗДУХ НАД МАСЛЯНЫМ ЦИЛИНДРОМ

 

Сервопривод обеспечивает компьютерное управление, тихий и не требует большого объема воздуха на установке. Роботизированные системы перешли на сервоприводы. Некоторые прессовщики использовали сервоприводы.

        ПИСТОЛЕТ С СЕРВОПРИВОДОМ

 

Чтобы узнать, почему сила важна при контактной сварке, см. статью:

ЧТО ТАКОЕ СОСТАВЛЯЮЩАЯ СИЛА В ПРОГРАММЕ СВАРКИ?

Ссылки: Руководство RWMA по контактной сварке, 4-е издание

Некоторые ARTWORK любезно предоставлены Centerline

Импульсы используются в контактной сварке, чтобы помочь увеличить размер самородка без перегрева детали. Трудно вырастить заготовку размером с диаметр лицевой поверхности электрода или больше, не проявляя изобретательности в отношении графика сварки. Импульсы или импульсы являются одним из средств получения роста самородка без перегрева детали. Между каждым импульсом всегда есть один или два цикла выключения/охлаждения.

 

Дополнительную информацию о пульсации можно найти в другой статье этого блога:

ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПУЛЬСАЦИИ УСТАНАВЛИВАЕТСЯ ЛИ ВТОРОЙ ИМПУЛЬС ВЫШЕ ИЛИ НИЖЕ ЧЕМ ПЕРВЫЙ ИМПУЛЬС?

Ссылка: RWMA — Руководство по контактной сварке, 4-е издание

 

 

ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПУЛЬСАЦИИ УСТАНАВЛИВАЕТСЯ ЛИ ВТОРОЙ ИМПУЛЬС ВЫШЕ ИЛИ НИЖЕ ЧЕМ ПЕРВЫЙ ИМПУЛЬС? Ссылка: RWMA — Руководство по контактной сварке, 4-е издание

На всех сварочных аппаратах клещи должны сопрягаются на поверхности сварного шва, когда электроды прикреплены. Изменение изгиба без или с подогревом может быть решением. Имейте в виду, что высокая температура может привести к отжигу щипцов и снижению их прочности. Оборудование хорошего качества имеет регулировки для развал-схождения.

Это проблема конструкции оборудования/гарантии, а не проблема контактной сварки. Это не входит в рамки этого блога.

Как улучшить качество точечной сварки

1) Пройти обучение по процессу точечной сварки.

Точечная сварка кажется обманчиво простой, но необходимо понимать и контролировать многочисленные переменные процесса. Поскольку на типичном аппарате для точечной сварки доступно множество различных настроек, важно понимать, как отрегулировать каждую настройку для получения оптимальных результатов. И так же, как и при выпечке торта, очень важно использовать правильный рецепт точечной сварки

Металлоформовщики должны обращаться к легкодоступным таблицам рецептов, в которых указаны рекомендуемые настройки для вторичного тока (теплота сварки), продолжительности сварки (время протекания тока) и давления ковки (усилие) для точечной сварки листового металла различных типов и толщины. Примечание. Используйте эти настройки только в качестве отправной точки. Эмпирическое правило: если используется надлежащее усилие сварки, самые прочные и наиболее привлекательные соединения обычно получаются в результате высокой температуры усадки и короткого времени сварки, что называется режимом сварки класса А.

Графики сварки класса B и C часто используются, когда формовщик металла использует сварочный аппарат, слишком маленький для толщины свариваемого материала. Эти графики включают более низкие диапазоны усилий и более длительное время сварки, что приводит к более низкой прочности сварного шва на сдвиг и большему количеству маркировки поверхности из-за большей зоны термического влияния.

Выход на пенсию и увольнения квалифицированных рабочих за последние несколько лет уменьшили знания племен во многих мастерских, выполняющих точечную сварку, но несколько источников предлагают книги и учебные курсы по этому процессу. Например, компания HWASHI предлагает несколько вариантов обучения, в том числе семинар на предприятии, проводимый на вашем предприятии. HWASHI Technology также представила совершенно новую интерактивную онлайн-версию своего семинара по контактной сварке.

2) Выберите правильный сварочный аппарат.

Самое важное, о чем следует помнить: выберите машину, которая может выполнять сварные швы класса А с оптимальной прочностью, оставив в резерве около 25 процентов доступной силы тока и силы.

Большинство компаний не имеют возможности самостоятельно подобрать нужный размер станка, поэтому прислушайтесь к совету опытного машиностроителя. Хороший инженер по продажам оценит машину только после того, как задаст вопросы о свариваемых материалах и скорости, с которой будет работать машина.

Поскольку рейтинг KVA аппарата для точечной сварки может быть завышен при использовании рабочего цикла менее 50 процентов по стандарту RWMA, обязательно спросите, соответствует ли указанный аппарат этим стандартам.

Хотя аппараты для точечной сварки с коромыслами являются наиболее распространенными из-за их относительно низкой покупной цены, они прикладывают сварочное усилие с помощью рычага — наконечники часто скользят, если рычаги не идеально выровнены. Таким образом, более дорогая машина прессового типа с вертикальным действием часто используется, когда требуется привлекательная, малозаметная выставочная поверхность.

Слишком большой сварочный аппарат может вызвать столько же проблем, сколько и слишком маленький, особенно когда диаметр воздушного цилиндра настолько велик, что для достижения необходимого давления в воздушной линии он должен работать ниже 40 фунтов. желаемое усилие сварки.

Неприемлемая прочность сварного шва может быть результатом неадекватного последующего действия воздушного цилиндра в тот момент, когда листовой металл достигает расплавленного состояния, когда его необходимо правильно проковать.

Чтобы приспособить новые высокопрочные стали, находящие применение в автомобильной промышленности, производители машин для точечной сварки и средств управления добились значительных успехов. Например, машины, оснащенные трехфазными инверторными источниками питания постоянного тока средней частоты (MFDC), стали обычным явлением в мастерских, поскольку они предлагают много преимуществ по сравнению с традиционными однофазными машинами переменного тока.

Итак, обеспечьте хорошее качество, заменив или перестроив старый аппарат для точечной сварки, или, по крайней мере, оснастив его новыми программируемыми элементами управления.

 

3) Используйте правильные инструменты настройки.

Чтобы иметь смысл в таблицах рецептов точечной сварки, в каждой мастерской, использующей этот процесс, должен быть специальный амперметр для контактной сварки, чтобы измерять вторичный ток аппарата для точечной сварки, подаваемый на наконечники. Кроме того, поскольку переменные рычажного действия (на машине для точечной сварки с коромыслом) и трение ползуна (на машине с вертикальным прессом) могут влиять на создаваемое сварочное усилие, мастерские также должны иметь датчик прямого считывания для измерения. фактическое усилие сварки между наконечниками.

Использование вторичного амперметра и манометра позволяет оператору аппарата для точечной сварки настраивать аппарат с научной точки зрения, а не методом проб и ошибок. И, когда требуется документация, некоторые из доступных счетчиков также могут служить мониторами для записи и сохранения переменных параметров сварки для справки.

 

4) Используйте прибор для испытания на растяжение.

Проверка точечных сварных швов должна быть более научной, чем падение сваренных деталей на пол. Хотя механическое испытание на отрыв или долото может быть полезным способом визуальной проверки прочности сварного шва и диаметра наггетсов, лучшим инструментом для обеспечения качества является тестер на растяжение, предназначенный для вытягивания небольших сварных образцов образцов до разрушения. Прочность на сдвиг хорошего точечного сварного шва должна быть выше, чем у основного материала.

 

5) Определите выступ сварного шва.

Благодаря широкому диапазону пластмасс низкоуглеродистая сталь может быть успешно сварена точечной сваркой с различными настройками машины. Однако, чтобы определить идеальную настройку, формовщик должен поэкспериментировать со сварочным аппаратом и использовать тестер на растяжение для проверки результатов.

В нижней части окна лепестка сварного шва прочность сварного шва недопустима; на верхнем конце происходит изгнание. Чтобы определить оптимальные настройки для свариваемого материала, оператор должен подтвердить оптимальный рецепт сварки и использовать эти параметры в качестве отправной точки для производственного цикла.

Прочность сварного шва будет снижаться по мере износа электродов, но начало сварки с середины допустимого диапазона, а не с «рваного края», позволяет процессу быть наиболее стабильным и надежным.

 

6) Используйте правильные наконечники и держатели электродов.

Выбор наконечника играет важную роль в успешной точечной сварке. Существует множество форм электродов и медных сплавов, из которых можно выбирать. Опять же, полагайтесь на совет знающего продавца.

Например, вместо использования дорогих смещенных наконечников электродов поставщик может порекомендовать использовать смещенный держатель и менее дорогой прямой наконечник. Кроме того, использование небольших сменных электродных колпачков вместо традиционных цельных электродов может обеспечить значительную экономию.

Для увеличения срока службы электрода используйте трубки с концами, срезанными под углом 45 град. угол, чтобы направить воду на дно внутренней охлаждающей камеры наконечника.

 

7) Давать чаевые рано и часто.

Поскольку большинство проблем с качеством оборудования для точечной сварки можно отнести непосредственно к износу электрода, производители металлоформ не могут позволить себе пренебрегать кончиками электродов. Регулярное одевание или обмен чаевыми — задолго до того, как это потребуется — принесет большие дивиденды. Вот пример важности заправки наконечника:

В таблицах RSW часто рекомендуются наконечники диаметром ¼ дюйма. контактная поверхность сварки. Предположим, вы определили, что материал, который вы свариваете, требует 9800 А для оптимальной прочности сварного шва. Вот в чем загвоздка: если больше ничего не изменится, а наконечники вырастут из ¼ дюйма. диам. всего до 3⁄8 дюйма, что едва заметно, лабораторные испытания показали, что для получения такой же прочности потребуется 22 100 А. Именно такие ситуации приводят к появлению слабых мест сварки и отбраковке деталей.

В то время как металлоформовщики могут выбирать из нескольких типов приспособлений для зачистки наконечников, лучший способ поддержания надлежащего диаметра поверхности сварного шва — это удаление электродов из машины после заданного количества сварок, задолго до того, как они выйдут из-под контроля. Зачистите кончики электродов на токарном станке или сверлильном станке, оснащенном соответствующими режущими лезвиями.

8) Конструкция для контактной сварки.

Металлоформовщики могут обращаться к таблицам, в которых указано минимальное контактное перекрытие, а проектировщики деталей из листового металла, свариваемых точечной сваркой, должны включать соответствующую ширину полки, чтобы избежать выталкивания, что снижает прочность сварного шва. Кроме того, тщательно продумайте расстояние между сварными швами. Размещение точечных сварных швов слишком близко друг к другу может привести к шунтированию. Здесь часть сварочной энергии теряется через соседние сварные швы, что может привести к снижению прочности сварного шва.

Пружинивание свариваемых деталей также может негативно сказаться на процессе точечной сварки. Использование части доступного сварочного давления сварочного аппарата для соединения деталей может нарушить правильную проковку сварного шва.

 

9) Закупить сталь известного качества.

Проблемы с аппаратом для точечной сварки иногда можно проследить до рулона стали, купленного с привлекательной скидкой, но сомнительного качества. Высокое содержание углерода может вызвать серьезные проблемы со сваркой, равно как и непостоянная толщина покрытия. Если сварочный аппарат не отрегулирован должным образом, чтобы приспособиться к этим изменениям, сварные швы, которые выглядят хорошо, могут развалиться.

 

10) Запланируйте регулярное профилактическое обслуживание.